liminfoPCB Impedance Calculator
PCB 전송선 임피던스 계산기 - 마이크로스트립/스트립라인
특성 임피던스 (Z₀)
64.91 Ω
PCB Impedance Calculator 소개
PCB 임피던스 계산기는 두 가지 일반적인 PCB 전송선 구조의 특성 임피던스(Z₀)를 계산합니다. 마이크로스트립(표면 트레이스 + 하부 기준 접지면)과 스트립라인(두 접지면 사이에 매립된 트레이스) 방식을 지원합니다. 제어된 임피던스는 USB, PCIe, DDR, HDMI, RF 등 고속 디지털 신호와 RF 회로에서 신호 무결성을 보장하기 위해 필수적이며, 일반적으로 단일 종단 50 Ω 또는 차동 100 Ω을 목표로 합니다.
마이크로스트립의 경우 IPC-2141A 유도 공식 Z₀ = (87 / √(εr + 1.41)) × ln(5.98H / (0.8W + T))를 사용하고, 스트립라인에는 Z₀ = (60 / √εr) × ln(4B / (0.67π × (0.8W + T))) 공식을 적용합니다. 여기서 H는 기판 두께, W는 트레이스 폭, T는 구리 두께, εr은 유전율, B는 두 접지면 사이의 간격입니다. 이 근사식은 일반적인 PCB 형상에 대해 전자기 시뮬레이션 대비 수 퍼센트 이내의 정확도를 가집니다.
FR4(εr = 4.5), Rogers(εr = 3.5), PTFE(εr = 2.2) 세 가지 기판 재질을 지원하며, 구리 두께는 마이크로미터 단위로 입력합니다(표준 1 oz 구리 = 35 μm). PCB 설계 엔지니어, RF 엔지니어, 신호 무결성 전문가가 임피던스 제어 PCB 제작 발주 전 빠른 설계 검토에 활용할 수 있습니다.
주요 기능
- IPC-2141A 근사 공식을 이용한 마이크로스트립 임피던스 계산
- 이중 접지면 구조의 스트립라인 임피던스 계산
- FR4(εr 4.5), Rogers(εr 3.5), PTFE(εr 2.2) 기판 재질 선택 지원
- PCB 표준 단위(mm)로 트레이스 폭(W)과 기판 두께(H) 입력
- 마이크로미터 단위 구리 두께(T) 입력 (기본값 35 μm = 1 oz)
- 스트립라인의 접지면 간격(B) 입력 지원
- 입력값 변경 즉시 옴(Ω) 단위 Z₀ 실시간 표시
- 100% 클라이언트 처리 — 설계 데이터 미전송, NDA 프로젝트에 적합
자주 묻는 질문
PCB 설계에서 특성 임피던스(Z₀)란 무엇인가요?
특성 임피던스는 전송선에서 진행파의 전압 대 전류 비율입니다. PCB 설계에서는 트레이스가 고주파 신호 전파에 어떻게 저항하는지를 나타냅니다. 임피던스 불일치는 신호 품질을 저하시키는 반사를 유발합니다. 단일 종단 RF·디지털 신호의 표준 목표는 50 Ω, USB·HDMI·PCIe 같은 차동 프로토콜은 100 Ω입니다.
마이크로스트립과 스트립라인의 차이는 무엇인가요?
마이크로스트립 트레이스는 PCB 외층에 위치하며 하부에 단일 접지면이 있고, 신호 리턴 전류가 인접 접지면으로 흐르며 일부 전계는 공기 중으로 방사됩니다. 스트립라인 트레이스는 두 접지면 사이에 매립되어 완전히 유전체 재료로 둘러싸입니다. 스트립라인은 더 나은 차폐와 일관된 임피던스를 제공하지만 더 많은 PCB 층이 필요합니다.
FR4, Rogers, PTFE 중 어떤 기판을 선택해야 하나요?
FR4(εr ≈ 4.5)는 수 GHz 이하 디지털 PCB에 사용하는 표준 저비용 기판입니다. Rogers 라미네이트(εr ≈ 3.5, 등급별 상이)는 유전 특성이 더 안정적이고 손실이 낮아 1~10 GHz RF 설계에 적합합니다. PTFE(εr ≈ 2.2)는 유전 손실이 매우 낮아 10 GHz 이상 마이크로파·밀리미터파 응용에 사용됩니다.
사용된 임피던스 공식은 얼마나 정확한가요?
IPC-2141A 기반 마이크로스트립 공식과 표준 스트립라인 공식은 일반적인 PCB 제조 범위(W/H 비율 0.1~3.0)에서 전자기 시뮬레이션 대비 2~5% 이내의 정확도를 가집니다. 극단적인 형상이나 엄격한 허용 오차가 필요한 설계에는 Ansys HFSS, CST, Keysight ADS 같은 3D EM 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하세요.
구리 두께는 어떻게 입력해야 하나요?
표준 PCB 구리 무게와 두께: 0.5 oz = 17 μm, 1 oz = 35 μm (가장 일반적), 2 oz = 70 μm, 3 oz = 105 μm. 구리 두께는 유효 트레이스 폭에 영향을 미쳐 임피던스가 달라집니다. 두꺼운 구리는 동일한 임피던스를 달성하기 위해 더 넓은 트레이스가 필요합니다. 실제 두께는 PCB 제조사의 레이어 스택업 사양을 확인하세요.
정확히 50 Ω 임피던스를 목표로 하려면 어떻게 해야 하나요?
PCB 제조사의 임피던스 제어 스택업에서 기판 파라미터(εr, H, T)를 확인하고, 계산기에서 Z₀ ≈ 50 Ω이 될 때까지 트레이스 폭을 조정합니다. 일반적으로 트레이스가 넓을수록, 유전체가 얇을수록 임피던스가 낮아지고, 트레이스가 좁을수록, 유전체가 두꺼울수록 높아집니다. 임피던스 제어 서비스를 제공하는 PCB 제조사는 제조 시 ±10% 허용 오차 내에서 트레이스 폭을 미세 조정합니다.
이 도구로 차동 페어 임피던스를 계산할 수 있나요?
이 계산기는 단일 종단 특성 임피던스만 계산합니다. 차동 페어 임피던스(Zdiff)는 두 트레이스 사이 간격도 영향을 미칩니다. 간격이 충분히 넓은 경우 Zdiff ≈ 2 × Z₀로 추정할 수 있습니다. USB, HDMI, PCIe 등에 사용되는 긴밀하게 결합된 차동 페어는 전용 차동 임피던스 계산기나 PCB EDA 도구의 내장 제약 관리자를 사용하세요.
주요 인터페이스 표준의 일반적인 임피던스 값은 어떻게 되나요?
단일 종단 50 Ω: USB 2.0 D+/D-, RF 동축 케이블. 75 Ω: 비디오 신호, HDTV 동축. 차동 90 Ω: USB 2.0·3.x 차동 페어. 차동 100 Ω: PCIe, HDMI, SATA, DDR 데이터 라인. 차동 85 Ω: 기가비트 이더넷. 항상 해당 인터페이스 표준 사양서를 확인하세요.